一種固相微萃取纖維及其制備方法與用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種固相微萃取纖維及其制備方法與用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 固相微萃取（solid-phase microextraction，SPME)技術(shù)是一種集米樣、萃取、富 集和進(jìn)樣于一體的樣品微萃取新技術(shù)，具有操作簡單、攜帶方便、操作費(fèi)用低廉、萃取回收 率高等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前應(yīng)用最廣泛的樣品前處理技術(shù)之一。
[0003] SPME技術(shù)是通過由手柄和固相微萃取纖維（或稱為萃取頭）兩部分構(gòu)成的固相 微萃取裝置實(shí)現(xiàn)的；其中，固相微萃取纖維是SPME技術(shù)的最關(guān)鍵因素，直接影響到萃取和/ 或富集的效果，并進(jìn)而影響到檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和靈敏度。
[0004] -種性能良好的固相微萃取纖維，不僅需要選擇合適的基質(zhì)材料和涂層，還需要 基質(zhì)材料和涂層之間具有強(qiáng)的作用力，使得涂層不容易從基質(zhì)材料上脫落，才能滿足實(shí)際 應(yīng)用的要求。
[0005] 熔融石英，是一種容易與涂層之間形成較強(qiáng)作用力的基質(zhì)材料，目前，商品化的固 相微萃取纖維大多以熔融石英為基質(zhì)材料，但是，該類固相微萃取纖維存在涂覆工藝復(fù)雜、 使用溫度低、易折斷、使用壽命短、價(jià)格昂貴等缺陷（參見：尤宏王炎王樹濤梁志華姚杰.固 相微萃取新型活性炭涂層萃取頭的研究.第23卷，第10期，2004年10月.）。
[0006] 不銹鋼絲，具有不易折斷、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，也可以作為固相微萃取纖維的基質(zhì) 材料。然而，該類固相微萃取纖維表面的涂層與不銹鋼絲之間的結(jié)合不牢固（王麗婷楊瑞 琴.碳納米固相微萃取纖維的制備及在水樣分析中的應(yīng)用.化學(xué)工程與裝備，2012年第11 期.），容易發(fā)生涂層脫落現(xiàn)象，嚴(yán)重影響固相微萃取纖維的萃取和/或富集效果和使用壽 命。為了克服這一缺陷，本領(lǐng)域技術(shù)人員在制備固相微萃取纖維的過程中，往往需要使用松 油醇/乙基纖維素/鄰苯二甲酸二丁酯、全氟磺酸等粘（黏）合劑，然而，其效果并不理想， 而且，粘（黏）合劑的加入，既增加了制備固相微萃取纖維的工藝難度，又會(huì)對固相微萃取 纖維的性能帶來不利影響，難以滿足產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用的要求，也給以不銹鋼絲為基質(zhì)材料的固 相微萃取纖維的商品化帶來很大困難。
[0007] 為了解決上述問題，需要對現(xiàn)有的以不銹鋼絲為基質(zhì)材料制備的固相微萃取纖維 及方法進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于提供一種固相微萃取纖維。
[0009] 本發(fā)明提供的一種固相微萃取纖維，包括不銹鋼絲和涂層，所述不銹鋼絲表面的 元素中，氧的原子百分比不小于30%。
[0010] 本發(fā)明的研究表明，經(jīng)等離子體處理過的不銹鋼絲表面元素中，當(dāng)氧的原子百分 比不小于30%時(shí)，即可以加固涂層與不銹鋼絲之間的結(jié)合。進(jìn)一步的，所述不銹鋼絲表面的 元素中，氧的原子百分比不小于40%。
[0011] 進(jìn)一步的，所述不銹鋼絲表面的元素中，硅的原子百分比不小于5%。
[0012] 進(jìn)一步的，所述不銹鋼絲表面的元素中，氧的原子百分比不小于40%，硅的原子百 分比不小于10%。
[0013] 進(jìn)一步的，所述不銹鋼絲表面的元素中，氧的原子百分比為40%~50%，硅的原 子百分比為10%~15%。
[0014] 進(jìn)一步的，所述不銹鋼絲的長度為100mm，直徑為0. 15mm。
[0015] 進(jìn)一步的，所述涂層的厚度為7 μπι~100 μπι ;優(yōu)選的，涂層的厚度為60 μπι~ 80 μ m〇
[0016] 進(jìn)一步的，所述涂層是將不銹鋼絲浸入硅溶膠溶液后，取出，經(jīng)后處理而成的。
[0017] 硅溶膠溶液，是指由含有硅原子的物質(zhì)形成的溶膠溶液。
[0018] 進(jìn)一步的，所述硅溶膠溶液包括以下組分：
[0019] 碳納米管復(fù)合材料、羥基封端的聚（二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷）、水、甲基 三甲氧基硅烷、聚甲基氫硅氧烷、三氟乙酸；
[0020] 碳納米管復(fù)合材料與羥基封端的聚（二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷）的重量 體積比為10~20 :20~50mg/ μ 1 ;羥基封端的聚（二甲基硅氧烷-CO-二苯基硅氧烷）與 水的體積比為20~50 :30~50 ;羥基封端的聚（二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷）與甲 基三甲氧基硅烷的體積比為20~50 :300~400 ;羥基封端的聚（二甲基硅氧烷-co-二苯 基硅氧烷）與聚甲基氣硅氧烷的體積比為20~50 :30~50 ;羥基封端的聚（二甲基娃氧 烷-co-二苯基硅氧烷）與三氟乙酸的體積比為20~50 :50~100。
[0021] 本發(fā)明中，不銹鋼絲沒有特殊要求，為材料領(lǐng)域中合格產(chǎn)品即可；涂層是指將不銹 鋼絲浸入溶膠溶液后取出，附著在不銹鋼絲表面的溶膠溶液經(jīng)過后處理（陳化和干燥，老 化和凈化）形成的包裹層。
[0022] 進(jìn)一步的，所述碳納米管復(fù)合材料是按照包括以下步驟的方法制備得到：
[0023] ①、羧基化碳納米管與氯化亞砜，于60°C~70°C下反應(yīng)22h~26h，隨后分離、干 燥，得到酰氯化碳納米管；
[0024] 羧基化碳納米管與氯化亞砜的重量體積比為0. 2 :20~25g/ml ;
[0025] ②、將步驟①所得的酰氯化碳納米管與羥基封端的聚（二甲基硅氧烷-co-二苯基 硅氧烷）在甲苯-四氫呋喃中混合，氮?dú)獗Ｗo(hù)下于70°C~85°C反應(yīng)48h~52h，隨后分離、 干燥，得到碳納米管復(fù)合材料；
[0026] 酰氯化碳納米管與羥基封端的聚（二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷）的重量比 為0. 05~0. 12 :5 ;甲苯-四氫呋喃中，甲苯與四氫呋喃的體積比為3 :1。
[0027] 本發(fā)明還提供了一種固相微萃取纖維的制備方法，所述的制備方法包括以下步 驟：
[0028] a、微波誘導(dǎo)等離子體處理不銹鋼絲；
[0029] b、將步驟a所得的不銹鋼絲浸入硅溶膠溶液后取出，經(jīng)過后處理，即得固相微萃 取纖維。
[0030] 公知的，微波誘導(dǎo)等離子體是一種光譜分析方法，主要用于銀、鎘、汞、碘、甲醇等 痕量組分的分析和檢測（見：1、江祖成田笠卿陳新坤胡斌馮永來編著，現(xiàn)代原子發(fā)射光譜 分析，北京：科學(xué)出版社，1999年；2、杜曉光段憶翔金欽漢，電熱蒸發(fā)進(jìn)樣微波誘導(dǎo)等離子 體原子吸收光譜法測定銀和鎘的研究.分析試驗(yàn)室，第18卷，第4期，1999年.）。
[0031] 本發(fā)明卻巧妙的想到，利用微波誘導(dǎo)等離子體處理不銹鋼絲，不僅有效增加了不 銹鋼絲的表面活性成分，改善了表面親水性，而且有效提高了溶膠-凝膠涂層在不銹鋼絲 表面的附著能力，并進(jìn)一步提高了制備所得固相微萃取纖維的使用壽命、熱穩(wěn)定性及耐溶 劑性。
[0032] 進(jìn)一步的，步驟a中，微波誘導(dǎo)等離子體處理不銹鋼絲的方法為：在微波誘導(dǎo)等離 子體裝置的石英管中通入氬氣流與空氣流，氬氣流與空氣流的流速比〇. 25~0. 30 :0. 05~ 0. 1，調(diào)節(jié)微波的功率至150W~300W產(chǎn)生等離子體，將不銹鋼絲放入上述等離子體中處理 至少5分鐘，即可。
[0033] 選擇Surfatron腔體為微波誘導(dǎo)等離子體發(fā)生腔，該銅質(zhì)腔體的中心軸是作為等 離子體發(fā)生器的熔融石英管。在微波源的作用下，作為反應(yīng)氣體的氬氣和空氣混合氣體在 石英管中產(chǎn)生微波誘導(dǎo)等離子體。
[0034] 本發(fā)明選擇不易折斷，經(jīng)久耐用的不銹鋼絲作為纖維載體，利用石英管中氬氣和 空氣為反應(yīng)氣體，產(chǎn)生微波誘導(dǎo)等離子體對不銹鋼絲進(jìn)行改性處理，通過一系列反應(yīng)刻蝕， 以及等離子體中活性粒子間的氧化反應(yīng)，增加不銹鋼絲表面的活性成分及刻蝕現(xiàn)象，有利 于其與溶膠溶液進(jìn)行反應(yīng)，從而提高不銹鋼